宇宙太陽発電
Vol.1 (2016), pp. 8-15

－シンポジウム論文－

宇宙太陽光発電研究開発の新たなシナリオ／ロードマップ†
R&D Scenarios and Roadmaps of Space Solar Power Systems
後藤 大 亮*1‡
Daisuke GOTO

宇宙太陽光発電システム（SSPS）は，Glaser による最初の着想から 50 年近く，国内の研究開発開始から 30
年が経過したが実現の目処は立っていない．また，過去に作成された研究開発ロードマップについても実態と整合しない状況となっており，広く理解と支持が得られているとは言えない状況である．JAXA は，SSPS の研究開発を適切に推進するために，新たにシナリオ／ロードマップを作成する必要があると考え，2013 年度から
SSPS 事業性検討委員会，これに加えて 2014 年度から SSPS システム検討委員会という外部有識者による 2 委
員会体制を構築し検討を進めてきた．本論文ではその概要について解説する．
The first SSPS idea was conceived by Dr. Peter Glaser and then almost 50 years have passed. Domestic research
activities have been continuing for 30 years however, even now it is difficult to forecast when SSPS will realize. And thecurrent SSPS R&D roadmap does not reflect the real situation, and does not widely supported by stakeholders. JAXA
started the two committees with the outside member. The SSPS Economic Feasibility Committee from 2014, and SSPS
Technical Committee from 2014. The discussion for the goal of building new SSPS scenario/roadmap have been
continued within these committee members. The outline of the discussion is described in this paper.

1. は じ め に進にいくつもの釘が刺された格好となっている．5)
また，宇宙基本計画（2009 年版，2013 年版，2015 年版）の過去の推移を見ると，SSPS に関する記述は，版を経る毎にトーンダウンしている．2009 年版では，かなりの分量を割いて SSPS について述べられており，その中では『3 年程度を目処に・・・軌道上実証に着手』のような具体的かつ積極的な記述がされていた．しかし，2013 年版では，SSPS
には技術，
安全性，
経済性の課題があると指摘された上で，SSPS の軌道上実証に関して，『その費用対効果も含めて実施に向けて検討』とされた．2015 年版では，軌道上実証の記述は無くなり，かつ，『エネルギー，気候変動，環境等の人類が直面する地球規模課題の解決の可能性を秘めた「宇宙太陽光発電」を始め，・・・（中略）・・・に関する研究を推進する．』という，他の研究テーマと横並びの，かつ，一文だけの控えめな表現となっている．6),7),8)
JAXA では，これらの状況を鑑み，新たな SSPS のシナ
リオ／ロードマップを作成する必要があると考え，外部有識者による 2 つの委員会を立ち上げ，議論を重ねてきた．

Dr. Peter Glaser が 1968 年に SSPS の概念を Science 誌に発表してから 1)，米国，欧州，それから日本国内で SSPSのシステム概念設計や研究開発が行われてきた 2)．近年では中国においても，SSPS の研究開発が活発化しつつある
3)．しかし，総合的に見れば，50 年以上に及ぶ様々な試みにもかかわらず，技術開発が完了し SSPS が実用化される（社会実装される）目処は未だ立っていない．
JAXA が 2000 年代に作成したロードマップでは，2030
年代の実用化を目指し，1kWh あたり 8 円程度，地上出力
1GW（100 万 kW）
規模の SSPS の構築が掲げられていた 4)．
しかし，そのロードマップについては，昨今の社会状況の変化等が取り込めておらず，JAXA 内，中央省庁，エネル
ギー業界等から広く理解と指示を得られていないと考えている．
たとえば，エネルギー基本計画（2014 年版）では，『宇宙太陽光発電システム（SSPS）の宇宙での実証に向けた基盤技術の開発などの将来の革新的なエネルギーに関する中
長期的な技術開発については，これらのエネルギー供給源としての位置付けや経済合理性等を総合的かつ不断に評価しつつ，技術開発を含めて必要な取組を行う．』と，何重にも慎重な表現が重ねられており，国としての SSPS の推9),10),11)

2. 外部有識者委員会† 第 1 回宇宙太陽発電シンポジウム，2015 年 12 月 15-16 日，東京
にて発表
‡ Corresponding author: Daisuke Goto. E-mail:goto.daisuke@jaxa.jp＊1
宇宙航空研究開発機構 研究開発部門 SSPS 研究チーム〒305-8505 茨城県つくば市千現 2-1-1 筑波宇宙センター

第１図に 2 つの委員会からなる SSPS 研究推進体制を，
第 2 図に 2 つの委員会の開催状況を示す．
SSPS のシナリオ，ロードマップを検討するにあたり，①
社会的・経済的な観点，②技術的な観点，の２つの観点からの検討が必要と考えた．
特に①の議論では，従来の SSPS 研究開発関係者及び宇宙開発関係者の視点や価値観を離れた目で SSPS の事業性

（8）

宇宙太陽光発電研究開発の新たなシナリオ／ロードマップ (後藤大亮)から以下のように示されている．7)

を客観的に検討する必要があると考え，宇宙開発利用／
SSPS の技術系バックグラウンドを持たない方に参加いた
だき，SSPS 事業性検討委員会を 2013 年度の後半から 10回開催してきた．②の観点の議論は，幅広い技術分野にまたがるシステム開発および運用，維持，管理の経験を保有する宇宙開発利用分野，鉄道システム分野，それに加えて再生可能エネルギー分野の方に参加いただき，SSPS システ
ム検討委員会を 2014 年度の後半から 5 回開催してきた．
それらのうち一回は合同委員会として開催し，それ以外の回でも，両委員会メンバーは，互いの委員会に相互乗り入れできる形で運営し，両委員会間でのコミュニケーションを促進している．
なお，システム検討委員会の下部組織としてワーキンググループを設置し，無線エネルギー伝送技術等の専門家を交え，より詳細な技術検討を行ってきた．
2013年度に事業性検討委員会を立ち上げ
開催頻度：２ヶ月に１回程度、期間：２～３年（システム／事業性の同時開催の場合も）2014年度にシステム検討委員会を立ち上げ
開催頻度：２ヶ月に１回程度、期間：２～３年（システム／事業性の同時開催の場合も）ＳＳＰＳ事業性検討委員会

ＳＳＰＳシステム検討委員会の視点（経営、エネルギー政策等）（エネルギー全般）（投資、事業評価等）（科学ジャーナリスト）（経営、経済）（自然エネルギー開発）

６名

必要に応じ、委員会外の専門家の助力を仰ぐ

・ 技術
・ シーズ
・ サプライサイドの視点（人工衛星、宇宙ステーション）（ロケット、宇宙ステーション）（再生可能エネルギー）（ロケット、宇宙ステーション）（鉄道システム）（ロケット、人工衛星）

６名

ワーキンググループ１

専門家

専門家

専門家

目標 ＳＳＰＳの実現へ向けたロードマップ、シナリオの作成・ 事業、経営・ ニーズ
・ ユーザーサイド①技術（大型構造物を宇宙空間に輸送し，組み立て，運用・維持する技術，高効率で安全な発電・送電・受電技術等）②安全性（健康，大気・電離層，航空機，電子機器等への影響）③経済性（特に地上から宇宙への輸送費低減が大きな課
題．）

回転翼無人機への無線エネルギー伝送（地上→空中）の検討チーム

ワーキンググループ２
月面探査ミッション探査機への無線エネルギー伝送の検討チーム

ワーキンググループ３
マイクロ波無線エネルギー伝送技術を適用した
成層圏滞空型無人機検討チーム

委員会では，これらの課題のさらに上位概念として，以下の課題が SSPS の実現を目指すにあたり，最も本質的であると整理された．
SSPS は，その実現までに必然的に大きなリソース投入と長期間の研究開発を伴う．長期の間に，社会や経済の状況が変化し，SSPS が解決しようとする社会課題が別の手段で解決しまうリスクが存在する．大きなリソースが必要なこと，およびこのリスクの存在により，広いステークホルダ
ーからの理解と支援が得られないことが本質的な課題である．
この結論に至るまでに，社会や経済の状況変化に耐えて長期の研究開発を継続し事業化に辿り着けた／目指しつつあるものの例として，超電導リニア新幹線（鉄道総研，JR東海）のこれまでの取り組み，および，火星有人探査・そして他惑星への移住を目指すと宣言している SpaceX 社の取り組みを，委員会の議題として取り上げた．それらの議論の内容について述べた後，SSPS の本質的課題について再度考察を行う．

ワーキンググループ４
静止軌道降水レーダー検討チーム

2014年2月～2015年12月にかけ１０回開催

2014年12月～2015年11月にかけ５回開催

第１図 ２つの委員会からなる SSPS 研究推進体制
現在

2013年度
1Q

2Q

3Q

2014年度
4Q

1Q

2Q

3Q

2015年度
4Q

1Q

#5
#6

#9

#10

#11

#2

#4

#5 #6 #7

#7

合同委員会（
予定）

4Q

#4

#1

#3

#8
委員メンバー選定

システム検討委員会

3Q

合同委員会

委員メンバー選定

事業性検討委員会

2Q

#1

#3

#2
シナリオ／
ロードマップ初版

第 2 図 ２つの委員会の開催状況（予定含）

3.1 超電導リニア新幹線 超電導による磁気浮上走行方式を採用した実用の鉄道路線として世界初となるリニア
中央新幹線の歴史を紐解くと，1962 年に，国鉄鉄道技術研究所（当時，現在は公益財団法人鉄道技術総合研究所）において研究開発がスタートしている．その後，1972 年に無人での浮上走行を，1979 年には宮崎リニア実験線において最高速度 517km/h（無人）を，1987 年には有人で 400.8km/hの走行を実現している．その後，山梨リニア実験線において，対向列車とのすれ違いや，トンネルの影響の検証などを進め，2011 年に JR 東海が事業計画を決定した．12),13) 基
礎研究から 50 年に渡り研究開発を継続してきたこと，
大きな研究開発投資を経て事業化にたどり着いたこと，等の特徴から，SSPS のシナリオ，ロードマップの検討を行うにあたり，有用なサンプルであると考えられる．
第 3 回 SSPS システム検討委員会の中で，リニア中央新幹線の開発担当者に講演を依頼し，直接話を聞く機会を設けた．開発担当者からは，超電導による磁気浮上走行シス
テム，およびリニア中央新幹線の以下の特徴等について説明があった．

3. SSPS の「本質的課題」に関する議論

鉄路の実用上の限界速度（360km/h 程度）を大きく越える 500km/h での運行が，定常的かつ安全に可能である
こと．
鉄輪と線路の粘着性（摩擦）に頼っている従来の新幹線よりも，加減速性能・登坂性能・降坂性能が大きい
ため，高速度を最大限活かしながら，東京－名古屋間（将来的には東京－大阪間）を結べること．
浮上高さが大きく，地震の際の安全性が高いこと．
走行原理が異なるとはいえ，総合的には新幹線システ

10 回の SSPS 事業性検討委員会／5 回の SSPS システム検討委員会において，様々な議論を行った．委員会事務局である JAXA からの説明資料に加え，委員自らの，あるいは委員会外の専門家による講演，そしてその後の質疑応答などを行った．
SSPS の実現までに複数の課題が存在していることは，
2013 年版の宇宙基本計画で，技術，安全性，経済性の観点（9）

宇宙太陽発電 Vol.1 (2016), pp. 8-15
ム（都市間を専用軌道で結び，高速・快適・安全な移動手段を提供する）であり，新幹線で開発された各種技術（安全運行管理，非常ブレーキ等）を適用可能なこと．
日本の大動脈である東海道新幹線のリダンダンシーとしての高い価値があること．
民間会社としての JR 東海がリスクを取ることにより，国費投入無しで事業化が進んでいること．
事業化費用のかなりの部分を，高架，トンネル，駅整備等の土木建設費が占める見込みであること．そのため，従来の新幹線システムを同一の経路に新設する場合と比較して，そこからの費用の増分と，速度向上による輸送サービスの価値増分として見た場合，費用対効果に優れていること．
講演後に，超電導リニア新幹線のように長期に渡り大きな投資を伴う研究開発を継続し，事業化に辿り着けた背景について，委員会で議論を行った．様々な要因が考えられる．たとえば，初期の目標設定が適切であった，担当者の熱意が世代を越えて維持された，事業主体となる鉄道会社
について，途中で国鉄→JR という変遷があったとは言え比較的安定していた，日本の経済成長と豊かな社会が長期に渡って維持された，航空路や高速自動車道が新幹線を完全には代替しなかった，等である．それらを総合し，メタな概念として表したのが第 3 図に示す「コト・モノ・技術要素」として整理した三層のピラミッド構造である．
国土の均衡有る発展
安全で便利な世の中

中心的意義・価値（コト）

高速で快適に乗客を都市間輸送できること

意義・価値を実現する手段 （モノ）

超電導リニア新幹線（時速500km運行）+東海道のリダンダンシーとしての
中央新幹線の必要性

その「意義・価値」は充分な説得力を持っているか？
※時の流れと共に価値が失わないか？

意義・価値を実現するために適切な手段か？

手段を実現するために必要な技術要素※別の手段や解決策に取って代わられないか？

手段を実現するために必要な技術が網羅されているか？
それぞれの技術は、難易度／コストの観点から成立性は存在する
か？
技術の進歩と成果は適切に社会に示されているか？

超電導技術（制御、温度管理、クエンチを避けるetc...）
安全運行技術（含ヒューマンエラー）

省エネルギー技術（空力設計）※困難な場合は完成時期を先延ばしすることで、説明可能な場合も安全に「停まる」技術（非常ブレーキ、急減速）
ワイヤレス電力供給技術
騒音、振動低減技術

土木建設技術・・・・等

第 3 図 超電導リニア新幹線のコト・モノ・技術要素

ピラミッドの頂上に位置するものとして，中心的意義・価値（＝コト）を設定する．超電導リニアの場合は「高速で快適に乗客を都市間輸送できること．」というワードを置いた．「東海道新幹線のリダンダンシー」というワードも置けるが，
それはリニア中央新幹線に限ってあてはまる．
なお，さらに上位概念として，「国土の均衡有る発展」や「安全で便利な世の中」といったものも考えられるが，それらはあまりにも抽象的な概念のため，ピラミッドの外側に置いている．
二層目に，中心的意義・価値を実現する手段として超電導リニア新幹線という「モノ」が存在する，と設定した．
なお，ここで用いている「モノ」という言葉は，リニア
新幹線車両のみを指す狭い概念ではなく，線路，駅，ダイヤ，運行システム，安全管理システム，料金設定等を含み，「リニア新幹線事業」に近い概念である．

最下層に「モノ」を実現するために必要な，様々な技術要素が存在する，と設定した．
超電導リニア新幹線のように，長期に渡る，かつ大きな投資額を伴う研究開発を継続し，最終的に社会実装を実現するには，（１）頂上の「コト＝意義価値」が充分な説得力を持ち，時の流れと共にその価値が失われない．（２）二層目の「モノ」が頂上の意義価値を実現するために適切な手段であり，かつ，長い期間を経ている間に別の手段に取って代わられない．（３）最下層の技術要素が，二層目のモノを実現するために網羅され，難易度／コストの観点から成立性があり，技術の進歩と成果が途中段階において適切に社会に示される．のすべてが必要であり，かつピラ
ミッドの頂上と二層目の組み合わせ，二層目と最下層の組
み合わせのいずれも他の組み合わせに対して優位性があるという点が，
社会に広くコンセンサスを有する必要がある．
重要なのは，ある時点でピラミッドが成立しているだけ
でなく，時間が経つ間に，社会や経済，人々の価値観の変化などが必ず発生するため，それらの外的要因に対する揺らぎに，このピラミッドが長期間耐え続ける必要があるという点である．強い外的揺らぎが発生するリスクは，長期の研究開発になるほど，あるいは投資リソースが大きくなるほど高まる．揺らぎがある閾値を越えると，投資の減速や中断等の経営判断／政策判断につながり，社会実装まで辿り着けなくなる．もし中断した場合，それまでに投入したリソースのうちかなりの部分が無駄になってしまう．
そのリスクについては，図 3 のようなピラミッドとして意識せずとも，感覚的に広く理解されている．このため長期かつ高投資額の研究開発であるほど，社会的な広いコン
センサスを得ることが難しい．
この観点から超電導リニア新幹線のコト・モノ・技術要
素のピラミッド構造を分析する．まず，頂上の意義・価値
は，この半世紀，日本においても，世界においても，都市化が進み，かつ，人の動きが活発化し続けたことから，結果として揺らがなかった．頂上と第二層の組み合わせ（適切な手段かどうか）については，東海道新幹線が 50 年以上も日本の国土を東西に繋ぐ人員輸送の大動脈として存在し続け，鉄道会社に収益をもたらし，さらなる高速化の要望が存在してきたこと．航空機や高速道路では賄いきれない
高速鉄道の大きなニーズがあること，
線路と鉄輪の粘着性，
架線とパンダグラフの摩擦による実運用の限界（360km/h程度）が存在したこと．等から考えて（盤石であったとは言えないが）
結果として維持できた．
最下層の技術要素は，新幹線の技術発展によって伸長してきた部分と，リニア独自の研究開発成果が組み合わされ，適切に社会に示されてきた．
このように，超電導リニア新幹線は，社会や経済の変化
等，外部からもたらされるさまざまな揺らぎに耐え抜いた
結果として，50 年の時を生き抜いて事業化に辿り着けたと総括できる．それらの揺らぎのうちの一つでも閾値を越えていれば，超電導浮上方式のリニア新幹線は，今見るような形で事業化着手されるようなことは無かったであろう．
リニア中央新幹線の営業運転開始は 2027 年が想定されている．現在から 10 年以上に渡る長い期間，そして運転開始後も，超電導による磁気浮上走行システム，そしてリニ
ア中央新幹線が社会的な意義価値を持つためには，このピ
ラミッド構造が引き続き維持される必要がある．

（10）

宇宙太陽光発電研究開発の新たなシナリオ／ロードマップ (後藤大亮)
3.2 SpaceX 社の火星有人探査実現への取り組み
SpaceX 社は，IT 業界で成功し巨財をなしたイーロン・
マスク氏が 2002 年に米国で設立した民間宇宙開発ベンチ
ャー企業である．SpaceX 社は，低コスト宇宙輸送技術を中核に据え，宇宙産業への参入を果たした．Falcon-1 ロケッ
ト（小型衛星打ち上げ用）の初打ち上げは 2006 年であったが失敗．その後も打ち上げ失敗を経た後，2008 年と 2009
年に打ち上げに成功し，そこで Falcon-1 の運用は終了した．
併行して，SpaceX 社は米国 NASA から，ISS（国際宇宙ス
テーション）への民間貨物輸送契約を獲得．より大型の
Falcon-9 ロケットと Dragon 無人宇宙船を開発し，2010 年に試験打ち上げを，2012 年に初の ISS 貨物輸送を成功させている．2015 年に一度の Falcon-9 の打ち上げ失敗があった
以外は，NASA 契約による ISS への物資輸送を継続している．
Falcon-9 ロケットは第一段に比較的小型の液体ロケット
エンジンを 9 機クラスタ化し，その他の機体設計や製造工
程等にも工夫を重ね，打ち上げコストの低減に成功した．
これにより，Dragon 打ち上げ以外に，商業静止衛星の打ち上げ契約を次々に獲得し，Arianespace 社の ArianeV ロケッ
トと市場を２分する商業宇宙輸送ロケットの地位を急速に確立した．さらに大型の Falcon Heavy ロケット，NASA 契約による ISS への人員輸送，ロケット第一段の再使用による打ち上げコストのさらなる低減，低い打ち上げコストを活かした大規模な衛星網による世界的な通信サービスの提供等，意欲的な宇宙開発事業に次々と取り組んでいる．14),

第 5 図に，この WebSite の文章を，リニア新幹線と同じ形式で三層のコト・モノ・技術要素のピラミッドに整理したものを示す．
ピラミッドの頂上（中心的意義・価値＝コト）は，既に述べたように，人類を他の惑星に移住させること（=
Enabling people to live on other planets）と置いた．
二層目には，より進歩したロケットと宇宙機（=Advanced
rocket and spacecraft）という言葉を，最下層には，漠然とした表現であるが，革新的な宇宙技術（=Revolutionize spacetechnology）という言葉を配置した．
人類の進歩と夢

中心的意義・価値（コト）

Enabling People tolive on other planets

意義・価値を実現する手段 （モノ）SpaceX designs, manufacturesand launches advanced rocket
and spacecraft

手段を実現するために必要な技術要素

第 4 図 SpaceX 社の WebSite キャプチャー画面※時の流れと共に価値が失わないか？

意義・価値を実現するために適切な手段か？
※別の手段や解決策に取って代わられないか？

Revoutionize space Technology

手段を実現するために必要な技術が網羅されているか？
それぞれの技術は、難易度／コストの観点から成立性は存在する
か？
技術の進歩と成果は適切に社会に示されているか？
※困難な場合は完成時期を先延ばしすることで、説明可能な場合も第 5 図 SpaceX 社の取り組みのコト・モノ・技術要素15),16)

第 4 図に SpaceX 社の WebSite をキャプチャーしたものを示す．14) CEO のイーロン・マスク氏は，SpaceX 社設立
主旨として，かねてより，人類を他の惑星に移住させる（=
Enabling people to live on other planets）という，遠未来の目
標を掲げており，この WebSite にも示されている．イーロ
ン・マスク氏は，惑星移住の先鞭となる，初の有人火星探
査のスケジュールをまだ具体的に示していないが，早くとも 2020 年代後半～おそらく 2030 年代以降と思われる．移住までを視野に入れれば，さらに長く，数十年以上に渡る取り組みとなることは確実であり，長期に渡り，多額の投資が必要な研究開発を経て，実現を目指す観点から，こちらも SSPS のシナリオ・ロードマップの検討に有用なサンプルであると考えられる．

その「意義・価値」は充分な説得力を持っているか？

SpaceX 社のピラミッド構造を分析する．まず頂上（コト）として設定した「人類を他惑星に移住させること」だが，最も地球に近く，移住できる可能性が高い惑星が火星であることから，当面は「火星に（初めて）有人で到達すること」と言い換えても良い．
実際にイーロン・マスク氏も「我々
は火星を目指す．」と公言している．
人類の歴史的偉業とされる様々な過去の出来事（コロンブスのアメリカ大陸到達，マゼラン一行の世界一周，アム
ンゼンの南極点到達，ヒラリーのエベレスト登頂，アポロ
11 号による有人月面探査等）を考慮すると，人類すべてとは言わないまでも，相当数の人間にとって，これは魅力的な目標設定である．行ったことの無い場所に行くこと，歴史的瞬間に立ち会うこと，といったことが，人間にとって本能的，本質的な価値を持っているためである．
二層目（モノ）の「より進歩したロケットと宇宙機」は，具体的には Falcon-9 や Falcon Heavy，Dragon 有人宇宙船，
およびその追跡管制システム，運用システム等が入る．ただし，イーロン・マスクはこれらのロケットや宇宙船を用いて火星を探査するとは断言しておらず，将来的にはさらに改良され，場合によっては名称の変更もあるかもしれな
い．いずれにせよ，頂上を達成するには不可欠なロケットと宇宙船が二層目に入る．最下層の「革新的な宇宙技術」
も，現時点の宇宙技術では火星有人探査を可能とするロケ
ット，宇宙船の製造が困難であるため，当然必要となるものである．
このような整理の上で SpaceX 社の取り組みを評価する．
多くの人間にとって魅力があり，歴史的に見ても揺らぎにくい意義・価値が最終目標として頂上に据えられている．
頂上と二層目，最下層との関係も本質的に強固であり，外部の社会や経済の状況変化の揺らぎに長期に渡って耐えら（11）

宇宙太陽発電 Vol.1 (2016), pp. 8-15
れそうに思える．長期に渡り，多額の投資が必要な研究開発を経て，実現を目指すのに相応しいピラミッド構造と言える．
前述した超電導リニア新幹線は，
新幹線収益等を原資に，長期に渡る研究開発投資を自社（国鉄，鉄道総研，JR 東海）
で賄えたが，ベンチャー企業である SpaceX 社にはそのよ
うな安定した収入源は存在しなかった．また，有人火星探
査は，少なくとも相当の期間，それ自体で収益を出せそうにない．NASA 等からの国費投入に頼るとしても，現時点で目処も詳細計画も立っていない遙か先の有人火星探査プ
ロジェクトに対し，SpaceX 社が巨額の，そして継続的な国費を得るのは困難である．
従って，SpaceX 社は，究極の目標として遠い未来に有人
火星探査を置きながらも，まずは低コスト宇宙輸送技術をターゲットに技術革新を起こすことを狙った．開発した低コスト宇宙輸送ロケットを，NASA からの ISS 貨物輸送契約，その次の ISS 人員輸送，商業衛星の打ち上げ受注，のように活用し，火星探査の前にいくつもの中間目標を置いた．それぞれの中間目標は技術実証のような技術の発展だけに主眼を置いた目標でなく，実際に社会実装する（商業受注する）というステップを踏んでいる．前述のリニア新幹線では，途中段階で部分的に商業利用（社会実装）するというステップは見当たらないため，リニアと比較した際の SpaceX 社の取り組みの特徴であると言える．
まとめると，SpaceX 社は，魅力ある「コト」を頂上に置いた強固なピラミッド構造を社会に提示した上で，最終目標に至る中間目標として次々と技術の社会実装を果たし，資金を調達し，宇宙産業における自社の立場を確立し，世界中の期待感を煽りかつ維持し続けるというやり方で，様々な外的な揺らぎに耐えながら，多額の投資が必要な長期の研究開発を乗り越えていこうとしている．と整理できる．

このピラミッド構造を分析する．頂上に置いた，「エネルギー問題／二酸化炭素排出削減」は，地球環境保全に対する意識が向上し，持続的可能な発展の重要性が叫ばれるようになった現在，簡単には揺らがない意義・価値と言える．しかし，難点は，頂上と二層目の組み合わせ，すなわ
ち SSPS こそが，その課題を解決するのに適切なエネルギ
ー源と言えるか？という点である．
現状のマイクロ波送電型 SSPS のシステム概念構想のイ
メージを第 7 図に示す．1GW の地上の電力出力を実現する
ため，静止軌道上に質量 1 万 ton 以上，2km を越える巨大な宇宙機を，小分けにして宇宙へ輸送し軌道上で無人で組
み立てることが想定された．1kWh あたり 8 円の発電コストを実現するには，1 機あたり 1 兆 2000 億円程度で建造する必要があると見積もられており，そのために，宇宙輸送システムは H2A の 1/50 程度のコストで，毎日打ち上げられる前提が置かれている．4), 17) このような SSPS を可能にする宇宙技術は，数十年以上の年月の開発期間と，複数回の軌道上実証を含め，数千億円以上，おそらく数兆円に及ぶ多額の投資が必要となる．
軌道：静止軌道（高度３万６０００ｋｍ 赤道上）
パネル寸法 ： 2.5km×2.375km×0.02m
全重量 ： 26600ton
地上レクテナ寸法 ： 3.5km×4.0km（周囲2kmに緩衝地帯を設ける）
太陽光入射エネルギー ： 8GW
発電電力 ： 2.75GW（効率35%）
マイクロ波送電電力 ： 1.40GW
交流出力 ： 1.00GW（おおよそ原発１機分）
再使用型輸送系要求（低軌道） ： 貨物重量 45ton
打ち上げ頻度 3.1回/日
必要機体数 16機
打ち上げコスト 1700万円/ton
建設期間 ： １年
建設コスト： １兆２７１６億円（目標）
稼働期間 ： ４０年
メンテナンスコスト ： 年あたり建設コストの３％
売電価格 ： 15円/kWh
累積資金収支 ： 建設後29年で黒字化（a） J-spacesystems（当時 USEF）による構想
軌道：静止軌道（高度３万６０００ｋｍ 赤道上）
反射鏡寸法 ： 2.5km×3.5km
発電部寸法 ： Φ1.25km
送電部寸法 ： Φ1.8km
全重量 ： 10000ton
地上レクテナ寸法 ： Φ2.45km
太陽光入射エネルギー ： 11.71GW（反射鏡使用）発電電力 ： 2.03GW（効率17%）マイクロ波送電電力 ： 1.40GW
交流出力 ： 1.00GW（おおよそ原発１機分）
再使用型輸送系要求（低軌道） ： 貨物重量 50ton
打ち上げ頻度 0.84回/日
必要機体数 7機
打ち上げコスト 1700万円/ton
建設期間 ： １年
建設コスト： １兆２０００億円（目標）
稼働期間 ： ４０年
メンテナンスコスト ： 年あたり建設コストの３％発電コスト ： 8円/kWh

3.3 SSPS 第 6 図に SSPS のコト・モノ・技術要素のピ
ラミッド構造を示す．頂上には，SSPS で達成されるべき中心的意義・価値として，人類のエネルギー問題の解決，および二酸化炭素排出削減を置いた．
二層目は頂上を達成するための SSPS．最下層は SSPS を実現するための各種技術要素を置いた．

（b） JAXA による構想
持続的文明の実現「エネルギー問題解決」「二酸化炭素排出削減」
等・・・

中心的意義・価値（コト）

その「意義・価値」は充分な説得力を持っているか？

第 7 図 1GW（100 万 kW）級マイクロ波 SSPS 構想※時の流れと共に価値が失わないか？

意義・価値を実現するために適切な手段か？

意義・価値を実現する手段 （モノ）手段を実現するために必要な技術要素

SSPS※別の手段や解決策に取って代わられないか？

手段を実現するために必要な技術が網羅されているか？
それぞれの技術は、難易度／コストの観点から成立性は存在する
か？
技術の進歩と成果は適切に社会に示されているか？

無線エネルギー伝送技術（送電・受電）

低コスト宇宙輸送技術※困難な場合は完成時期を先延ばしすることで、説明可能な場合も大型構造物組立技術（含ロボット技術）

宇宙用大規模電力制御技術（モデルによる）

・・・・等

第 6 図 SSPS のコト・モノ・技術要素

SSPS は再生可能エネルギーである太陽光を利用して発電を行うシステムであり，さまざまな特色・利点が存在する．しかし，SSPS 以外にも，地上太陽光，風力，水力，バイオマス等の太陽光を源とした再生可能エネルギーは複数存在し，近年，これらの再生可能エネルギーのコスト低下と導入量の増加は著しい．たとえば，2004 年，2013 年，そして 2014 年に，世界に導入済みの再生可能エネルギーの発電容量の変化を見ると 800GW→1578GW→1712GW となっている．18) 多くの再生可能エネルギーについては，発電コ
ストをさらに低減する必要があり，発電量の変動対応等の課題も存在するが，それらの研究開発も活発化している．
今後，さらなる技術革新が生まれる可能性がある．
もちろん，将来，SSPS がそれらの技術革新速度を上回って実用化される可能性もある．しかし，その場合において（12）宇宙太陽光発電研究開発の新たなシナリオ／ロードマップ (後藤大亮)
も，SSPS の研究開発に数十年もの期間がかかること，
SSPS1 機あたりの発電量，現在の導入速度から想定される
数十年後に既に社会に実装済みの再生可能エネルギー量，等から，SSPS はエネルギー問題の解決や二酸化炭素排出削減に最適かつ無くてはならない存在とは言えず，将来，複数存在する再生可能エネルギー源に新たに加わる候補の１つといった存在にとどまる可能性が高い．
この状況は，図 6 に示した SSPS のコト・モノ・技術要
素のピラミッドで説明すると，頂上と二層目の組み合わせに関して，外からの，社会状況の変化による強い揺らぎが発生しているということである．
まとめると，SSPS の真の課題は，その実現までに大きなリソース投入と長期間の研究開発を継続することが必須で，そのために広いステークホルダーからのコンセンサスが必要だが，頂上（中心的意義価値）と二層目（手段）の間の安定性が不足しており，かつその状況が徐々に SSPS の立
ち位置を弱める方向へ動いていること．である．
そのため，SSPS が社会実装に辿り着くまでに，他の技術や手段がより進歩し，そちらが社会実装されてしまうリス
クが高いと認識されてしまう．その結果，SSPS 実現に必須となる多額の投資のためのコンセンサスが得られず，さらに実現時期が延び，社会状況の変化の影響をより受けやす
くなるというマイナススパイラルに陥ってしまう．本論文の最初に紹介した各政府文書の状況はまさにそれを指し示していると言える．
このような状況のもとで，SSPS に関する研究開発を前へ進めるためにはどのような進め方が相応しいか，SSPS 事業性検討委員会／システム検討委員会での議論を行った．その内容を紹介する．

一直線に技術実証を進めるやり方である．
前項で述べた SSPS の置かれた状況（コト・モノ・技術
要素の三層ピラミッド）を考慮すると，第 8 図のような一直線型の進め方は SSPS に向かない．と委員会で議論された．それよりは，SpaceX 社のように，途中段階で技術を社会実装しながら最終ゴールの実現を目指す取り組み手法が，SSPS にはより相応しいと考えられる．そのイメージを第 9
図に示す．
SSPS の大きなピラミッドを前面に出してそれ一本で押し通すのではなく，複数の小型のピラミッド，すなわち社会的な意義・価値の提供を目指す取り組みの集合体を作る．
それぞれの取り組みが，単に技術を実証するのではなく，技術開発成果を社会に還元するように（中心的意義価値＝コトを持つように）設定する．それらの技術が集まり，SSPSの三層ピラミッドの要素技術群が構成され，将来の SSPSの実現へ寄与していく，という考え方である．
一つ一つのピラミッドがもたらす成果を，SSPS 研究開発という長い階段を上っていく途中の「踊り場」になぞらえ，
これを両委員会では，「踊り場成果」と呼んでいる．このように，複数の「踊り場成果」を実現させ，社会実装しながら，同時に技術開発を進めるやり方が，SSPS の研究開発でとるべき手法である，と委員会で議論された．
コト
モノ
要素技術

社会に成果を還元

社会に成果を還元

社会に成果を還元

4. SSPS の研究開発をどう進めるべきか？

社会に成果を還元

踊り場成果①

踊り場成果②

踊り場成果③

踊り場成果④

第 9 図 SSPS のピラミッドを小型のピラミッドに分割する（踊り場成果）のイメージ

SSPS 実現への道のりを，典型的な宇宙開発プロジェクトを念頭に置いて描くと図 8 のようになる．過去に提唱された SSPS のロードマップも，同じ考えに基づいていた．

JAXA では，2 つの委員会での議論に基づき，SSPS の踊
り場成果のロードマップと，SSPS 技術のロードマップを統合することで，SSPS 研究開発シナリオを作成中である．イ
メージを第 10 図に示し，その内容を説明する．

大規模発電型SSPSの社会実装（将来構想）

・・
・
・・・

X年

SSPS

一直線に目標を目指す
社会・経済（民間、産業界等）とのインタラクション

SSPS軌道上システム
実証機「SSPSが存在する社会」への期待感を醸成・・・・

意義・価値

意義・価値

意義・価値

意義・価値

意義・価値

踊り場成果１
社会への
成果還元

国費

技術2

国費

国費

国費

技術N
民生ベース（含他の産業）でのリソース投入

現在

第 8 図の進め方は，超電導リニア新幹線に近いと考えられる．リニア新幹線は，実験室，宮崎実験線，山梨実験線と徐々に本運用に近い状況へ発展させながら走行実証試験を繰り返し，技術を成熟させてきた．最終目標に向かって

国費

中間目標４

・
・
・
・
・

ＳＳＰＳ構成技術

第 8 図 典型的な宇宙開発プロジェクトを念頭に置いた研究開発の進め方イメージ．委員会ではこの進め方は SSPS に向かない，とさ
れた．

ＳＳＰＳ
社会への
成果還元

国費

技術4

現状の研究開発レベル（基礎段階）

SSPSへの民間投資、リソースの投入等が当たり前に行われるようになる。

最終目標

国費

技術3

社会への
成果還元

中間目標３

SSPS地上実証試験

技術1

中間目標２

スピンオフ

SSPS軌道上実証
その１

中間目標１

・
・・
・
・
・
・

10年

スピンオフ

ＳＳＰＳ固有の中核技術

・
・
・・
・
・・

20年

社会への
成果還元

踊り場成果・・・・・
民間投資、リソース投入、プレーヤー拡大

SSPS軌道上実証
その２

踊り場成果３

民間投資、リソース投入、プレーヤー拡大

スピンオフ

踊り場成果２
民間投資、リソース投入、プレーヤー拡大

・・
・
・・・
・

30年

５年後

１０年後

※踊り場成果につながら国費 なくても必要なものは、技術実証として実施もあり得る。（ただし、優先度
は低め。）

１５年後

・・・・・・・・・・・

Ｘ年後

第 10 図 SSPS 研究開発シナリオ イメージ

①現時点で見えている SSPS 固有の中核技術（例：無線エネルギー伝送技術等）を組み合わせ，長期的な研究開発（13）

宇宙太陽発電 Vol.1 (2016), pp. 8-15
フローの途上で中間目標を設定．その際，技術の実証を最優先に目指すのでは無く，社会に成果を還元できる，
社会実装されるものになる可能性が高いものを，適切な中間目標として設定する．
②社会実装（「踊り場成果」の獲得）が成し遂げられれば，関連技術に対し，民間企業を含めた幅広い投資やリソースの投入，プレーヤーの増大などが期待できる．そのプラスのスパイラルを，様々な技術分野において繰り返し継続することで，SSPS 関連技術の進歩とともに，社会全体としてのイノベーションの推進と価値の創出を狙う．
③「踊り場成果」が見込めないが SSPS に必要とされる技術については，全技術分野の成熟度合いから，いずれは適切なタイミングで純粋な技術実証として実施されることも想定する．
④併行して，SSPS の中核技術／構成技術の進歩や SSPS をとりまく社会の状況の変化について定期的なチェックを行い，ミッション／技術のロードマップを修正する必要のあるときは修正する．
⑤このようにして，SSPS の要素技術の研究開発と社会実装を同時に進めることで，社会全体としての SSPS に対する期待感と受容性を向上させ，プラスのスパイラルに誘導する．
5. 「踊り場成果」候補
具体的な「踊り場成果」候補について，委員会およびワーキンググループでの議論が進んでいる．現時点で 4 つの「踊り場成果」候補の検討を進めている．それぞれの「踊り場成果」候補について簡単に説明する．
①回転翼無人機への無線エネルギー伝送（レーザー）
近年，急速に研究開発が進み，その将来性が期待される回転翼タイプの無人航空機（マルチコプタ－）は，揚力をプロペラだけに頼っているため，バッテリーでのフ
ライト時間が短時間に限られるという課題がある．SSPSの中核技術である無線エネルギー伝送技術（レーザー）の研究開発を進めることで，回転翼無人機のフライト時間の制約を無くしてイノベーションにつなげることで，新産業の育成や産業競争力強化等に貢献する．
②月面探査ローバーへの無線エネルギー伝送（レーザー）
月面の科学探査対象として，極域に存在する永久陰内の土壌に堆積していると考えられている水やその他揮発性物質が有力視されている．採取，分析のため，ローバ
ーによる探査が有効だが，エネルギーを確保する有効な手段が（原子力電池を除けば）無い．SSPS の中核技術である無線エネルギー伝送（レーザー）の研究開発を進めることで，日射域のランダーから永久陰域のローバーへ
エネルギー伝送を可能にし，このミッションの実現により宇宙科学および技術の発展に貢献する．
③成層圏高高度滞空型無人機への無線エネルギー伝送（マイクロ波）
成層圏滞空型の無人機を成立させるためには，電源シ
ステム（搭載太陽電池と蓄電システム等）を含んだ機体
重量の軽量が重要となる．SSPS の中核技術である無線エネルギー伝送（マイクロ波）の研究開発を進めることで，地上から無人機へのエネルギー伝送により高高度無人機の電源システムの軽量化を実現し，社会実装可能なシステムとして成立させる．このミッションにより，通信・

放送，国土監視，航空産業の発展等の分野に貢献する．
④止降水レーダー
地球温暖化，気候変動等の問題により台風が巨大化したり，極端気象による災害が頻発しており，雲の分布だ
けでなく降水分布を直接軌道上から観測することは，気象予報精度や洪水予測精度を向上させるために有効である．SSPS の中核技術である大型宇宙構造物展開/組立技術を適用した大型フェーズドアレイアンテナの研究開発を進めることで，現在実現している低軌道周回型降水レーダー衛星の発展型として，静止軌道からの降水観測ミッションの実現を目指す．このミッションにより，宇宙技術，気象予測，防災等の分野に貢献する．
ここに示した４つの「踊り場成果」候補は，SSPS を目指す途中の中間技術目標として，かつ，研究開発成果の社会還元の視点からも相応しいと JAXA が判断し，委員会に諮って絞りこんだものであるため，宇宙航空分野に偏っている．第 10 図の研究開発シナリオに示す「踊り場成果」は，宇宙航空分野に限定されるものではなく，社会のあらゆる分野で広く活用されることが望ましい．我々は現状の４つの踊り場成果候補で満足しているわけではなく，SSPS の実
現のためには，さらに多くの，そして良質の「踊り場成果」
が必要と考えている．様々な技術，産業，学術の分野との連携を深めていく必要がある．
6. まとめJAXA では，新たな SSPS 研究開発ロードマップ，シナリオを構築することを目的として，外部有識者による２つの委員会を運営し，議論を重ねてきた．その結果，「踊り場成果」を獲得しながら長期にわたる研究開発の継続を目指すシナリオが，SSPS には相応しいと考える．
現在，４つの「踊り場成果」候補についてワーキンググ
ループを設置し，検討を開始している．それらの検討結果をもとに，各々の SSPS 中核技術の研究開発を進めると共に，新たな「踊り場成果」候補の創出についても検討を進めていく．
SSPS 研究開発ロードマップの「踊り場成果」型への転換を打ち出した形でのロードマップ，シナリオ初版の策定を今年度末に予定している．来年度以降には，それらの肉付
け，具体化を進めていく．
これらの作業を進めるにあたり，今後も引き続き，産・官・学の広い分野の皆様からのご協力をいただきたいと考えている．
参 考 文 献1) P. E. Glaser: Power from the Sun: Its Future, Science, Vol. 162(1968), pp. 857-866.
2) JAXA Website: 宇宙太陽光発電システム（SSPS）について,
http://www.ard.jaxa.jp/research/hmission/hmi-ssps.html, 2016 年 1
月 18 日閲覧3) Li Ming: Proposal on a SPS WPT Demonstration Experiment
Satellite, IAC-14.C3, The International Astronautical Congress2014.
4) 斉藤由佳他: JAXA SSPS コストモデルによる宇宙太陽光利用システムの経済性評価, 第 49 回宇宙科学技術連合講演会,
1D06, 2005.
5) 「エネルギー基本計画」平成 26 年 4 月 11 日閣議決定
6) 「宇宙基本計画」平成 21 年 6 月 2 日宇宙開発戦略本部決定（14）

宇宙太陽光発電研究開発の新たなシナリオ／ロードマップ (後藤大亮)
7) 「宇宙基本計画」平成 25 年 1 月 25 日宇宙開発戦略本部決定8) 「宇宙基本計画」平成 27 年 12 月 8 日宇宙開発戦略本部決定
9) 後藤大亮他: 宇宙太陽光発電システムの開発シナリオ, 第 57回宇宙科学技術連合講演会, 2M01, 2013.
10) 後藤大亮他: SSPS（宇宙太陽光発電システム）の新たなロードマップ構築と早期実現ミッション案, 第 34 回宇宙エネルギ
ーシンポジウム, 2015.
11) 後藤大亮他: 「踊り場成果」をキーワードとした新たな SSPS
研究開発ロードマップの構築, 第 59 回宇宙科学技術連合講演会, 1L17, 2015.
12) 長嶋 賢: 浮上式鉄道とその技術の応用に関する最近の研究
開発, 第 278 回 鉄道総研月例発表会講演要旨, 2014 年 5 月 15日13)山 梨 県 立 リ ニ ア 見 学 セ ン タ ー Website: 「 リ ニ ア の 歴 史 」
http://www.linear-museum.pref.yamanashi.jp/about/history.html,
2016 年 1 月 18 日閲覧14)SpaceX 社 Website, http://www.spacex.com/, 2016 年 1 月 18 日閲
覧15)Garrett Reisman: SpaceX plans for commercial human spaceflight,
IAC-14,B3,2,5, x26573, The International Astronautical Congress
2014.
16) Gunter’s Space Page Website: http://space.skyrocket.de/, 2016 年 1
月 18 日閲覧
17) 平成 19 年度太陽光発電利用促進技術調査成果報告書, 平成
19 年度経済産業省委託事業, 財団法人無人宇宙実験システム
研究開発機構18) “自然エネルギー世界白書 2015”,
http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2015/07/REN12-GSR201
5_Onlinebook_low1.pdf(2016. 2. 22 受付)（15）